【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はドライポンプのブレード材に使用する
炭素材の製造方法に関関するものであり、さらに
詳しくは従来の炭素材に使用されている骨材に弾
性率が低く、耐摩耗性、自己潤滑性に優れている
膨張黒鉛を配合して、摺動音、耐摩耗性を改善し
た炭素材の製造方法に関するものである。
炭素材は無給油での自己潤滑性があるという特
徴を有しているためドライポンプのブレード材と
して使用されている。しかし従来の炭素材をブレ
ード材として使用した場合、摺動音および摩耗が
大きい。そこでこれを改善する手段として、炭素
材の骨材の種類を変えたり、骨材に固体潤滑剤を
添加したりしているが、摺動音の大小と摩耗の大
小とは相反する性質のため、これらの手段では摺
動音を小さくすれば摩耗が大きくなり、逆に摩耗
を小さくすれば摺動音が大きくなるという欠点が
ある。例えば摺動音を小さくするには炭素材の弾
性率を低くすれば良いが、従来方法で炭素材の弾
性率を低くすると機械的強度の低下をきたし摩耗
が大きくなる。
本発明者らは、種々検討した結果上記の摺動音
および摩耗特性を改善する手段として炭素材に使
用される骨材に膨張黒鉛を配合することが極めて
有効であることを見出した。
本発明は炭素材に使用される骨材50重量%以上
と膨張黒鉛50重量%以下を配合し、さらに前記配
合物に粘結剤を添加し、ついで混練、粉砕、成
形、焼成する炭素材の製造方法に関する。
なお本発明において使用される骨材には通常の
天然黒鉛(たとえば鱗状黒鉛、土状黒鉛など)、
人造黒鉛、仮焼コークスまたはこれらの混合物
が、粘結剤にはタール、ピツチ、合成樹脂等が使
用される。また膨張黒鉛は通常の方法によつて得
られるものが使用され、たとえば天然鱗状黒鉛を
濃硫酸―濃硝酸の混酸などで処理した後、水洗、
脱水を行ない、800℃〜1200℃で膨張することに
より、原料黒鉛の体積の10〜200倍に膨張した膨
張黒鉛が用いられる。黒鉛としては、天然の鱗状
黒鉛、土状黒鉛などが、その他人造黒鉛なども使
用でき、黒鉛を酸処理する系としては、発煙硝
酸、濃硫酸―過マンガン酸カリウム、濃硫酸―塩
素酸カリウム、濃硫酸―重クロム酸カリウムなど
が使用できる。また膨張黒鉛の形状は約一混合性
および摺動性改善効果などを考慮してその大きさ
は使用する骨材の粒子径とほぼ同一にすることが
望ましい。
膨張黒鉛の配合割合が増えると第1図に示すよ
うに弾性率が低くなりそれに伴い第2図に示すよ
うに摺動音も低くなる。その効果は膨張黒鉛が添
加された時から現われ始める。しかし摩耗速度比
は第3図に示すように30重量%までは膨張黒鉛の
配合割合に比例して小さくなり30重量%で最小値
を示した後30重量%を越えると、逆に大きくな
り、さらに50重量%を越えると、従来の炭素材に
比べて急激に大きくなる。従つて摺動音および摩
耗特性の両方を改善する配合割合は骨材50重量%
以上に膨張黒鉛が50重量%以下配合される。
本発明において膨張黒鉛の配合量および粘結剤
の配合量を下記に示す。
膨張黒鉛配合量
=膨張黒鉛重量/骨材重量+膨張黒鉛重量×100
粘結剤配合量=粘結剤重量/骨材重量+膨張黒鉛重量
×100
また本発明の炭素材は一般炭素材に使用される
骨材、膨張黒鉛および粘結剤の他に必要に応じ二
硫化モリブデン、弗化黒鉛等の固体潤滑剤を適当
量添加して混練し、さらに通常の方法に従い粉
砕、型押し成形して焼成炉で800〜1200℃の温度
で焼成することによつて得られる。
以下実施例により本発明を説明する
実施例 1
平約粒径40ミクロンの人造黒鉛70重量%と平均
粒径50ミクロンの膨張黒鉛(日立化成工業〓製、
商品名HGP)30重量%の配合物にコールタール
ピツチ(軟化点85℃)56重量%を添加しニーダー
中で220℃1時間加熱混練した。この混練物を常
法により粉砕、型押し成形、焼成を行なつて炭素
材を得た。
実施例 2
平均粒径40ミクロンの人造黒鉛60重量%と平均
粒径20ミクロンの天然鱗状黒鉛20重量%、および
平均粒径50ミクロンの膨張黒鉛(日立化成工業〓
製、商品名HGP)20重量%の配合物にコールタ
ールピツチ49重量%を添加し、以下実施例1と同
様にして炭素材を得た。
次に実施例1および実施例2で得られた炭素材
についてオリオン機械(株)製、真空ドライポンプ
KRA―8型を用いて試験を行なつた。結果は第
1表に示す通りである。合せて従来からブレード
材として使用されている炭素材の試験結果も比較
例として第1表に示す。
なおその時の試験条件は次の通りである。
1 到達真空度:400mmHg
2 回転数 :1240回転(rpm)
3 試料寸法 :51(mm)×162(mm)×高さ6.9
(mm)
4 雰囲気 :室温大気中
5 試験時間 :300時間
The present invention relates to a method for producing carbon material used for blade materials of dry pumps, and more specifically, the present invention relates to a method for manufacturing carbon material used for blade materials of dry pumps. The present invention relates to a method for producing a carbon material that improves sliding noise and abrasion resistance by incorporating expanded graphite, which has excellent properties. Carbon materials are used as blade materials for dry pumps because they are self-lubricating without the need for oil. However, when conventional carbon materials are used as blade materials, sliding noise and wear are large. As a means to improve this, methods include changing the type of aggregate used in carbon materials and adding solid lubricants to the aggregate, but since the magnitude of sliding noise and the magnitude of wear are contradictory, However, these means have the disadvantage that if the sliding noise is reduced, the wear will increase, and conversely, if the wear is reduced, the sliding noise will become large. For example, sliding noise can be reduced by lowering the elastic modulus of the carbon material, but if the elastic modulus of the carbon material is lowered using conventional methods, the mechanical strength will decrease and wear will increase. As a result of various studies, the present inventors have found that it is extremely effective to blend expanded graphite into the aggregate used for carbon materials as a means to improve the above-mentioned sliding noise and wear characteristics. The present invention involves blending 50% by weight or more of aggregate used in carbon materials and 50% by weight or less of expanded graphite, further adding a binder to the mixture, and then kneading, crushing, molding, and sintering the carbon materials. Regarding the manufacturing method. The aggregate used in the present invention includes ordinary natural graphite (for example, scale graphite, earthy graphite, etc.),
Artificial graphite, calcined coke, or a mixture thereof is used, and the binder is tar, pitch, synthetic resin, etc. Expanded graphite is obtained by a normal method. For example, natural scale graphite is treated with a mixed acid of concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid, and then washed with water.
By dehydrating and expanding at 800°C to 1200°C, expanded graphite is used that has expanded to 10 to 200 times the volume of the raw graphite. As graphite, natural scaly graphite, earthy graphite, etc. can be used, as well as artificial graphite. Systems for treating graphite with acids include fuming nitric acid, concentrated sulfuric acid-potassium permanganate, concentrated sulfuric acid-potassium chlorate, Concentrated sulfuric acid-potassium dichromate, etc. can be used. Further, it is desirable that the shape of the expanded graphite is approximately the same as the particle size of the aggregate used, taking into account the effects of improving miscibility and sliding properties. As the blending ratio of expanded graphite increases, the elastic modulus decreases as shown in FIG. 1, and the sliding noise accordingly decreases as shown in FIG. 2. The effect begins to appear when expanded graphite is added. However, as shown in Figure 3, the wear rate ratio decreases in proportion to the proportion of expanded graphite up to 30% by weight, reaches a minimum value at 30% by weight, and then increases when it exceeds 30% by weight. Furthermore, when it exceeds 50% by weight, it becomes rapidly larger than conventional carbon materials. Therefore, the mixing ratio that improves both sliding noise and wear characteristics is 50% by weight of aggregate.
Up to 50% by weight of expanded graphite is added to the above. In the present invention, the blending amount of expanded graphite and the blending amount of the binder are shown below. Expanded graphite content = Expanded graphite weight / Aggregate weight + Expanded graphite weight x 100 Binder content = Binder weight / Aggregate weight + Expanded graphite weight x 100 The carbon material of the present invention is used for general carbon materials. In addition to the aggregate, expanded graphite, and binder, an appropriate amount of solid lubricant such as molybdenum disulfide or graphite fluoride is added as required and kneaded, and then crushed and molded using conventional methods. Obtained by firing in a kiln at a temperature of 800-1200°C. The present invention will be explained with reference to Examples below.Example 1 70% by weight of artificial graphite with an average particle size of 40 microns and expanded graphite with an average particle size of 50 microns (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
56% by weight of coal tar pitch (softening point: 85°C) was added to a 30% by weight mixture (trade name: HGP), and the mixture was heated and kneaded at 220°C for 1 hour in a kneader. This kneaded material was pulverized, pressed, and fired in a conventional manner to obtain a carbon material. Example 2 60% by weight of artificial graphite with an average particle size of 40 microns, 20% by weight of natural scale graphite with an average particle size of 20 microns, and expanded graphite with an average particle size of 50 microns (Hitachi Chemical Co., Ltd.)
A carbon material was obtained in the same manner as in Example 1 by adding 49% by weight of coal tar pitch to a 20% by weight mixture (manufactured by HGP (trade name: HGP)). Next, regarding the carbon materials obtained in Example 1 and Example 2, a vacuum dry pump manufactured by Orion Kikai Co., Ltd.
The test was conducted using KRA-8 model. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows test results for carbon materials conventionally used as blade materials as comparative examples. The test conditions at that time were as follows. 1 Ultimate vacuum: 400mmHg 2 Rotation speed: 1240 rotations (rpm) 3 Sample dimensions: 51 (mm) x 162 (mm) x height 6.9
(mm) 4 Atmosphere: Room temperature in air 5 Test time: 300 hours
【表】
以上の実施例から明らかなように一般炭素材に
使用される骨材に膨張黒鉛を配合した炭素材をブ
レード材として使用すれば、摺動音、耐摩耗性が
大幅に改善される。[Table] As is clear from the above examples, if a carbon material made by blending expanded graphite with the aggregate used in general carbon materials is used as a blade material, the sliding noise and wear resistance will be significantly improved. .
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第1図は膨張黒鉛配合割合と弾性率の関係を示
すグラフ、第2図は膨張黒鉛配合割合と摺動音の
関係を示すグラフ、第3図は膨張黒鉛配合割合と
摩耗速度比の関係を示すグラフである。
Figure 1 is a graph showing the relationship between expanded graphite blending ratio and elastic modulus, Figure 2 is a graph showing the relationship between expanded graphite blending ratio and sliding noise, and Figure 3 is a graph showing the relationship between expanded graphite blending ratio and wear rate ratio. This is a graph showing.